[发明专利]金属壁面自适应攀爬机器人

说明书

发明公开了一种金属壁面自适应攀爬机器人，包括车架和设于车架底部的多个车轮，其中至少一个车轮设有驱动装置，车架底部的多个车轮中至少两个车轮成对安装，成对安装的两个车轮之间设有至少一个磁吸附模块，所述磁吸附模块包括上支架、下支架和永磁体，所述上支架相对固定安装在车架底部，所述下支架通过一个旋转自由度的安装在上支架底部，所述永磁体固定安装在下支架的下端，所述永磁体底部高度低于车轮底部高度，所述永磁体包括位于顶部的扁轭铁和固定与扁轭铁底部的多块矩形钕铁硼永磁体阵列。本发明通过轴向自由度的磁吸附模块大大提高了机器人攀爬的自适应性，结构简单，行走稳定性好，负重能力强。

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种攀爬机器人，具体涉及一种基于永磁体吸附原理发明的金属壁面自适应攀爬机器人，对金属吸附壁具有一定的自适应性，并可以携带机械臂、高清图传设备、超声波探伤等设备的多功能机器检测平台。

背景技术

我国在港口起重机领域占有重要地位，以上海振华为代表中国企业世界起重机板块牢牢占据着一席之地。起重机，尤其是大型岸桥起重机的监控与检修也变得越来越重要。

金属设备的无损检测主要有X射线无损探伤、电磁超声、超声波、涡流探伤、漏磁探伤、渗透探伤、磁粉探伤等，本发明携带的检测设备为超声无损探伤仪，可以不需要工人携带探伤头到起重机上进行检测，简化起重机安全评价和寿命评估，间接提高起重机的安全性，具有较大的研究意义和应用前景。由于起重机体积较大、结构复杂，检测人员工作量大，安全性低，而且起重机有些部分难以检测。起重机的超声波探伤交由机器人完成将能够大大提高工人的安全性与生产效率。

因此需要一种能在起重机结构表面移动攀爬，并能承载相机等图传设备进行图像信息回传，配备有机械臂与超声波探伤仪的机器人，用于降低工人的劳动强度，提高生产效率。

经对现有技术文献的检索发现，中国发明专利申请号201710367820.8，该技术公开了一种自适应接触的磁性履带攀爬机器人。其结构包括两条履带、驱动电机、自适应摇臂以及其他必要结构。该机器人可以利用摇臂的伸缩实现履带与接触面的自适应，提高可靠性。单该机构过于庞大笨重，并且越障性能不足，无法适应在起重机上全方位攀爬的要求。

中国发明专利申请号201810275240.0，该技术公开了一种多功能消防灭火机器人。其工作机构包括可调节高度的高压喷头、摄像头、用于驱散浓烟的大功率电扇以及用于移动的普通履带。该机构搭载了很多工作部件，结构紧凑，灭火效果好，在平面上具有较好的移动性能，但是无法胜任金属壁面的攀爬要求。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术的不足，开发一种可以对金属壁面具有一定自适应能力的攀爬机器人，并能够携带相关设备进行作业。本发明利用永磁体的特性，巧妙地释放一个与车轮同轴的旋转自由度，使永磁体能够始终保持最大吸附力。与传统金属攀爬机器人相比，本发明具备一定的自适应性，攀爬范围更加广泛，并且转向灵活迅速，控制简便，功能全面，具有较高的可靠性。

同时，本机器人采用单片机控制，该单片机控制三台独立的步进电机驱动器，每一台步进电机驱动器控制一台步进电机，每台步进电机均与蜗轮蜗杆减速器连接并输出扭矩。单片机通过WiFi模块实现与地面控制人员的信息交互。机器人携带的图传设备为独立设备，具备单独的信号收发装置。

另外，本发明采用后轮各自独立驱动的方式，既可以提供强大的驱动力，又可以取消差速器，简化机械结构，提高可靠性。考虑到应对起重机在不规则金属壁面上自适应攀爬的要求，本机器人的车轮轴线附近布置有钕铁硼磁吸附模块，做到了小车在任何工况下都能提供足够的吸附力，确保稳定性与安全性。

本发明是通过以下技术方案实现的：